Eine
bekannte Maßnahme
zur Steigerung der Stromaufnahme der Tauchtrommel besteht darin, die
Anoden auch unterhalb des Trommelkörpers konzentrisch zu diesem
anzuordnen, um ein möglichst gleichmäßiges elektrisches
Feld in diesem Bereich zu erzeugen. Das erweiterte homogene Feld
maximal zulässiger
kathodischer Stromdichten ermöglicht Steigerungen
der Galvanisierleistung in der Größenordnung von annähernd 30%.
Die
Trommel wird üblicherweise
nur zu einem Drittel ihres Rauminhaltes mit der Charge gefüllt. Zwei
Drittel ihrer räumlichen
Kapazität
verbleiben leer und sind demnach verfahrenstechnisch ungenützt. Diese
Einschränkung
ist durch die Mechanik des stattfindenden Durchmischungsvorgangs
während
der elektrolytischen Metallabscheidung bedingt. Die Massenteile
des Chargenkonglomerates neigen dazu, konzentrische Bahnen um dessen
Kern herum zu beschreiben. Eine Wanderbewegung der einzelnen Massenteile
vom Kern der Charge zu dessen Umfang hin und in umgekehrter Richtung
zurück
geht nur zögernd
vor sich. Mit steigendem Füllvolumen des
Trommelzylinders fällt
der Wirkungsgrad des Durchmischungsvorgangs; die Folgen sind längere Expositionszeiten
und höhere
Ausschußquoten
mangelhaft behandelter Massenteile.
Zur
Erzielung einer gleichmäßigen Beschichtung
aller Massenteile bedarf es jedoch notwendigerweise, dass alle Massenteile
häufig
und regelmäßig Wanderbewegungen
vom Kern der Charge aus zu dessen Umfang hin und zurück durchführen.
Der
zwingende Grund ist durch den elektrolytischen Reduktionsvorgang
(das sogenannte Galvanisieren) gegeben, welcher im wesentlichen
nur im peripheren Randbereich der als Faraday'scher Käfig wirkenden Charge vor sich
geht. Fernerhin, das umhüllende
elektrische Feld der Charge ist in Abhängigkeit von der Geometrie
des zugeordneten Anodensystems örtlich
unterschiedlich stark; die kathodischen Stromdichten an der Hüllfläche der
Charge sind dementsprechend ungleichmäßig verteilt.
Der
prismatische Trommelkörper
rotiert kontinuierlich und die in der Tauchtrommel befindliche Charge
folgt – durch
ihr Eigengewicht bedingt – sich umwälzend und
durchmischend dem Trommelmantel im Rotationssinn. Es entsteht je
nach der geometrischen Form, Größe sowie
Menge der Massenteile und der Drehgeschwindigkeit der Trommel eine Scheitelstelle
der Charge, von der aus die Massenteile ständig entlang einer geneigten
Böschungsebene nach
unten kollern. Die Charge wird dabei – im Drehsinn – zum überwiegenden
Teil zu einer der beiden parallelen Anodenreihen hingeschoben und
gleichzeitig von der anderen, gegenüberliegenden Reihe entfernt.
Mit
der Verlagerung der Charge zu einer der beiden Anodenreihen tritt
zwangsweise auch eine Verlagerung (Konzentration) des Galvanisierstromes zu
jenem Bereich des Chargenumfanges hin ein, welcher der Anodenreihe
räumlich
am nächsten
steht. Die ungleichmäßige Verteilung
der Stromdichten über
die Peripherie der Charge hat zwangsläufig eine ungleichmäßige Galvanisierung
niedrigen Wirkungsgrades zur Folge.
Mißt man die
kathodischen Stromdichten entlang des peripheren Umfanges der Charge
und trägt
man die Meßwerte
in einem Koordinatensystem ein, so sind die entsprechenden Kurvenbereiche
der geneigten Böschungsebene
und insbesondere des Chargenscheitels durch sehr niedrige Ordinatenwerte
gekennzeichnet. Deren arithmetisches Mittel liegt größenordnungsmäßig erheblich
unter der Hälfte
der in anderen Intervallen des Chargenumfangs auftretenden kathodischen
Stromdichten, Der Wirkungsgrad der elektrolytischen Reduktion in
den besagten Chargenbereichen ist offensichtlich viel niedriger
als 50%.
Die
vorangegangenen Darlegungen heben die beiden kritischen Bereiche
der Charge hervor, die bei ihrer elektrolytischen Oberflächenbehandlung nach
dem Stand der Technik in horizontalen, um ihre Längsachse rotierenden Tauchtrommeln
auftreten und erhebliche verfahrenstechnische Nachteile mit sich
bringen.
Die
beiden Schwachstellen des Systems, der Bereich um den Scheitelpunkt
der Charge und die unmittelbar daran angrenzende Böschungsebene befinden
sich an der Hüllfläche des
Chargenkonglomerates, welches – zufolge
des Faraday'schen
Käfigeffektes – einen
elektrolytisch unaktiven Kern umschließt. Es treten demnach zwei
kritische Bereiche auf, einer außerhalb und einer innerhalb
der Chargenmasse. Der Stand der Technik kennt die besag ten Mängel und
vermag nicht ihre nachteiligen Auswirkungen in der betrieblichen
Praxis zu beheben.
Es
ist im oberen Zusammenhang vorgeschlagen worden (beispielsweise
in der deutschen Patentanmeldung
DE 39 20 873 A1 ) die Anoden chargenkonform,
d.h. tunlichst in äquidistanten
Abständen
zur Hüllfläche der
in der Tauchtrommel beinhalteten Charge anzuordnen. Die Zielsetzung
der Erfindung besteht darin, mittels der konzentrischen Umhüllung der
Trommelcharge mit Anodensegmenten die schwächsten Stellen des elektrischen
Feldes, und zwar hauptsächlich
jene der geneigten Böschungsebene
und am Scheitel der Charge wirkungsvoll zu verstärken. Die vorgenannte Erfindung sieht
die Einrichtung stationärer,
starr an den einzelnen Wannen befestigter Anodensysteme vor, die
mit schwenkbaren, über
die obere Hälfte
der Trommelzünder
klappbaren Anodensegmenten ausgerüstet sind.
Der
Trommelzylinder ist bekanntlich ein integrierter, untrennbarer Bestandteil
eines sogenannten Trommelaggregates und wird als solcher durch einen im
allgemeinen programmgesteuerten Laufwagen von einer Behandlungsstation
als Anlage zur nächsten
befördert,
in die Badlösung
der dortigen Wanne eingetaucht und gemäß einem Zeit-Weg-Diagramm nach
einem vorgegebenen Zeitintervall wieder abgeholt.
Das
Einbringen in die, und das anschließende Herausnehmen des Trommelzylinders
aus den einzelnen Wannen setzt dabei (entsprechend der Patentanmeldung
DE 39 20 873 A1 )
zwangsweise das zeitperiodische Schwenken der örtlichen Anodensegmente in
ihre wechselnden Betriebspositionen programmabhängig im Einklang mit dem automatischen
Transportmechanismus voraus. Es bedarf keines besonderen Hinweises,
dass der hierzu notwendige apparative steuertechnische Kostenaufwand
erheblich ist. Fernerhin, die Anordnung chargenkonformer Anoden
vermag keinen Einfluß auf
den Aufbau eines aktiven elektrischen Feldes innerhalb des Chargenkonglomerates,
also in dessen Kernbereich auszuüben.
Die Anordnung chargenkonformer Anodensegmente läßt es nicht zu, die durchschnittlichen Chargengrößen über das
Maß des üblichen
Drittels des Trommelvolumens hinaus zu erhöhen (ohne die bekannten Nachteile
in Kauf nehmen zu müssen).
Wie
bereits erwähnt,
geht der elektrolytische Reduktionsvorgang, dem Gesetz des Faraday'schen Käfigs entsprechend,
im wesentlichen nur am peripheren Umfang der Charge vor sich.
Um
die volumsmäßige Auslastung
des Trommelzylinders durch größere Chargenmengen
im Gegensatz zum betrieblich Ublichen eines Drittels vorteilhafter
ausnützen
zu können,
ohne die Nachteile nach dem Faraday'schen Gesetz und jene einer nicht hinreichenden
Durchmischung in Kauf nehmen zu müssen, ist entsprechend dem
deutschen Patent
DE 14 96 816 vorgeschlagen
worden, bei der Galvanisierung der Charge in alkalischen Behandlungslösungen den
elektrolytisch "toten" Raum um den Chargenkern
herum durch Einsetzen dortselbst eines Gegenpols (einer Anode auszufüllen. Ein
solcher Gegenpol ist gegenüber
der ihn umgebenden kathodisch polarisierten Chargenmasse durch einen
umhüllenden
perforierten Mantel aus einem elektrisch nichtleitenden Werkstoff
isoliert.
Es
entsteht ein ringförmiger
Innenraum im Trommelzylinder, der mit den Massenteilen ausgefüllt wird,
und die partiell oder vollständig
den die zentrale Anode isolierenden Mantel aus einem synthetischen Material
abdecken.
Es
sei zur Veranschaulichung des Standes der Technik ein Anwendungsfall
aus der betrieblichen Praxis in der Form eines einschlägigen numerischen Beispiels
wiedergegeben.
Der
Trommelzylinder wird erfahrungsgemäß zu einem Drittel seines Rauminhaltes
mit der Charge gefüllt.
Die Potentialdifferenz zwischen jedem beliebigen Ort des Chargenumfangs
und den zugeordneten Anoden möge
6 V als Gleichrichter-Spannung betragen. Der Unterschied zwischen
dem Potential der Anoden und dem im geometrischen Chargenkern hingegen
ist jedoch nur etwa 0,5 V und bleibt näherungsweise konstant innerhalb
des gesamten rotierenden Haufens der Massenteile. Der messtechnisch erfassbare,
an der Chargenperipherie auftretende Potentialabfall entspricht
erwartungsgemäß der Tatsache,
dass die Charge als Faraday'scher
Käfig wirkt.
Es gibt keinen bedeutsamen Unterschied weder in der Richtung zur
perforierten Trommelwandung noch zur Böschungsfläche oder zum Scheitel des sich
umwälzenden
Konglomerates hin.
Der
Gegenstand des Patentes
DE 14
96 816 vermag daher offensichtlich nicht, die kritischen
Bereiche der elektrischen Felder an der Chargenperipherie, insbesondere
oberhalb des Scheitels und entlang der daran angrenzenden Böschungsebene der
Charge zu erfassen, um diese verstärken zu können.
Fernerhin,
die zentrale Innenanode des vorgenannten Patentes hat aus einem
unlöslichen Werkstoff
zu bestehen. Während
des Elektrolysevorganges in einer alkalischen Behandlungslösung entsteht
Wasserstoff an der unlöslichen
Anode, welcher als harmlos unter den Bestimmungen der Gewerbeordnung
eingestuft werden kann.
Würde man
entsprechend dem Gegenstand des Patentes
DE 14 96 816 eine unlösliche Anode
in einem sauren Elektrolyten anwenden, welcher im allgemeinen chloridhaltige
Komponenten enthält
(beispielsweise Zinkchlorid in einem sauren Zinkbad), dann entsteht
Chlorgas – eine äußerst giftige
Substanz – an
der Anode. Das Verfahren nach dem vorgenannten Patent ist demnach
ungeeignet zur Anwendung in saueren Elektrolyten.
Das
Patent
DE 14 96 816 beschreibt
eine Einrichtung zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung schüttfähiger Massenteile,
die sich im wesentlichen aus einem Trommelzylinder, aus löslichen
Anoden außerhalb
der perforierten Trommel und aus einer innerhalb dieser befindlichen
Anode aus einem unlöslichen
Werkstoff zusammensetzt. Die besagte Innenanode ist durch ein koaxial
mit der Längsachse des
Trommelzylinders verlaufendes, perforiertes Rohr aus einem elektrischen
Nichtleiter von der kathodisch polarisierten Charge getrennt. Die
außerhalb
der Trommel angeordneten Anoden sind stationär, d.h. an der die Behandlungslösung enthaltenden Wanne
befestigt. Im Gegensatz hierzu ist die koaxial in der Trommel angeordnete
unlösliche
Anode mobil, d.h. sie wandert nach einem vorgegebenen Zeit-Weg-Diagramm unabhängig mit
der Trommel und somit mit der Charge von einer Behandlungsstation
zur nächsten.
Das Vorhandensein einer zentralen Innenanode im Trommelzylinder
vermag jedoch keinen verstärkenden
Einfluß auf
das die äußere Chargenperipherie
umgebende elektrische Feld auszuüben.
Die
allgemeine Betriebspraxis lehrt, dass die Chargengröße in Trommeln
nach dem Stand der Technik nur zu ungefähr einem Drittel den Rauminhalt
des rotierenden Zylinders zu füllen
hat. Diese Regel ist auf die Erkenntnis zurückzuführen, dass der elektrolytische
Reduktionsvorgang zufolge des Fa raday'schen Käfig-Effektes nur an der Hüllfläche der Chargenmasse
vor sich geht und das elektrische Feld innerhalb des Chargenkonglomerates
vernachlässigbar
klein ist.
Würde man
versuchen, die Chargengröße über das übliche Richtmaß eines
Drittels der Trommel-Füllmengen
zu steigern, so hat man zwangsläufig
mit längeren
Expositionszeiten und einer höheren Ausschußquote mangelhaft
behandelter Massenteile zu rechnen. Die Ursache liegt offensichtlich
in der ungünstigen
Relation Hüllfläche – Volumen
der Charge. Die Häufigkeit
und Beständigkeit
der periodischen, von der Trommelrotation primär abhängigen Wanderbewegungen der
Massenteile vom Kernbereich zur Chargenperipherie hin und zurück ist nicht
hinreichend groß,
um die geforderte gleichmäßige Oberflächenbehandlung
aller Teile zu gewährleisten.
Das
besagte Drittel der zulässigen
Füllmenge
eines Trommelzylinders nach dem Stand der Technik ist ein empirischer
Erfahrungswert. Es ist naheliegend zu folgern, dass der unvermeidliche
Verlust von zwei Dritteln der Ladungskapazität der Trommel erhebliche wirtschaftliche
Nachteile sowohl bei der Dimensionierung von Trommelanlagen als
auch bei deren Betreiben mit sich bringt.
Das
zuvor Dargelegte soll anhand eines numerischen Beispiels veranschaulicht
werden.
Eine
Trommel hexagonalen Querschnitts habe eine lichte Schlüsselweite
von 312 mm und eine Länge
von 950 mm, wobei die Charge von 44 kg ein Drittel des Trommelvolumens
(bei einem mittleren Schüttgewicht
von 2,5 kg/dm3) einnimmt.
Würde man
die Charge auf 88 kg vergrößern, dann
verdoppelt sich wohl der von dieser ausgefüllte Innenraum des Trommelzylinders
um das Zweifache und nimmt hiermit zwei Drittel des verfügbaren Trommelvolumens
in Anspruch. Die Charge hat sich folglich um 100% vergrößert, ihre
zugehörige periphere
Expositionsfläche
dagegen nimmt nur um etwa 45% zu. Die Galvanisierzeit muß daher
zwangsläufig
verlängert
und eine höhere
Ausschußquote
in Kauf genommen werden.
Die
Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine weitgehende Auslastung
des Innenraumes, also des gesamten Volumens perforierter, um ihre
Längsachse
rotierender Tauchtrommel durch erheblich größere Chargen, weit über das übliche Maß eines
Drittels nach dem Stand der Technik hinaus, zu erhöhen. Die
besagte Erhöhung
hat bei unverändert
langen Galvanisierzeiten und bei Beibehaltung gleicher, d.h. zulässiger kathodischer
Stromdichten an der Chargenperipherie zu erfolgen. Die Erfindung
steigert fernerhin den Wirkungsgrad der periodischen rotationsabhängigen Durchmischung
aller Massenteile – zwecks
Qualitätsverbesserung – drastisch.
Die
Erfindung hat sich – stichwortmäßig definiert – das Ziel
gesetzt, den Durchsatz galvanisierter Massenteile in Tauchtrommeln überraschend
hoch im Vergleich zum allgemeinen Stand der Technik durch eine neuartige
Kombination mehrerer vorrichtungsmäßiger Merkmale zu steigern.
Die
gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Tauchtrommel und ein darin enthaltener zentraler Hohlzylinder
gemeinsam mit den im entstehenden ringförmigen Innenraum der Trommel
angeordneten Kontaktelementen zur kathodischen Polarisierung der
im besagten ringförmigen Innenraum
der Trommel befindlichen Charge als Komponenten eine vorrichtungsmäßige, mechanisch starr
zusammengefügte,
synchron rotierende Dreierkombination bilden.
Die
Erfindung bewirkt eine maximale (wirtschaftliche) Auslastung des
Trommelvolumens mittels einer wesentlich vergrößerten Charge, durch Ausschaltung
des elektrolytisch inaktiven, Ausschuß fördernden zentralen Kernbereichs
der Charge und durch die simultane Erzeugung homogener elektrischer
Felder entlang der gesamten Außenperipherie sowie – gegebenenfalls – auch an
der sich ergebenden Innenperipherie der Chargenmasse. Die in diesem
Zusammenhang erfolgende Optimierung des elektrischen Feldes an den
kritischen Bereichen des Chargenscheitels sowie der angrenzenden
Böschungsebene
stellen ein besonderes Merkmal der Erfindung dar.
Der
kritische zentrale Raum im Chargeninneren wird erfindungsgemäß durch
Einsetzen eines mit der Längsachse
des Trommelzylinders koachsialen Hohlzylinders ausgefüllt. Es
entsteht somit ein ringförmiger
Raum in der Trommel, welcher – der
Erfindung entsprechend – fast
zur Gänze
von den Chargenteilen eingenommen wird. Der noch verbleibende leere
Innenraum oberhalb des Hohlzylinders zwingt alle Massenteile, während ihrer
Rotation darüber
hinweg zu kollern und sich bei jeder einzelnen Drehung durchzumischen.
Trommelzylinder, zentraler Hohlzylinder und die im entstehenden
ringförmigen
Innenraum der Trommel angeordneten elektrischen Kontakte bilden
als voneinander untrennbare Komponenten eine synchron rotierende,
mechanisch starr zusammengefügte
Dreierkombination.
Der
zentrale Hohlzylinder kann an seiner äußeren Oberfläche vollständig oder
partiell als Kontaktelement zur kathodischen Polarisierung der im
ringförmigen
Innenraum des Trommelzylinders befindlichen Charge ausgebildet werden.
Die
erfinderische Maßnahme
sei im Gegensatz zum vorangehenden Beispiel aus der betrieblichen
Praxis besprochen.
Der
in der besagten Trommel eingesetzte Hohlzylinder habe einen Durchmesser
von 125 mm. Die verdoppelte Charge von 88 kg befindet sich nun im
ringförmigen
Innenraum zwischen dem polygonalen Trommelmantel und dem Hohlzylinder;
der Umfang der Chargenperipherie, also auch die Expositionsfläche der
Charge, vergrößert sich
näherungsweise
proportional zum erhöhten
Chargenvolumen. Die Durchmischung der Massenteile ist ausgezeichnet,
die Ausschußquote
wird auf ein Minimum reduziert.
Eine
besonders bevorzugte Anwendung der Erfindung sieht die Anordnung
einer Scheitelanode direkt oberhalb des Trommelzylinders vor.
Die
ursprüngliche
Dreierkombination der Erfindung, bestehend aus den starr zusammengekoppelten
Merkmalen der perforierten Tauchtrommel, des zentralen Hohlzylinders
und der dazwischen angeordneten Kontaktelemente, wird um eine weitere Komponente – die Scheitelanode – auf eine
erfindungsgemäße Viererkombination
erweitert.
Schließt man die
Scheitelanode am zugeordneten Gleichrichter an, so tritt überraschenderweise eine
sprunghafte Steigerung des Galvanisierstromes zufolge der drastischen
Verstärkung
des elektrischen Feldes im Bereich des Scheitels und der angrenzenden
geneigten Böschungsfläche der
Charge ein.
Die
Charge nimmt als Ganzes in dem von ihr ausgefüllten Innenraum der Tauchtrommel
näherungsweise
die geometrische Raumform eines um seine horizontale Längsachse
rotierenden zylindrischen Hohlkörpers
ein, dessen Wandung aus den schüttfähigen Massenteilen
besteht.
Durch
die erfindungsgemäße Zuschaltung der
Scheitelanode entsteht ein in sich geschlossenes, konzentrisches
und homogenes elektrisches Feld konstanter, maximal zulässiger kathodischer Stromdichten
rund um den gesamten peripheren Umfang der zylindrischen Trommelcharge
herum.
Das
zugeordnete Anodensystem setzt sich aus der mobilen (ortsunabhängigen)
Scheitelanode am Trommelaggregat und aus einem Satz stationärer (ortsfester)
sowie starr an der Wanne mit der Behandlungslösung befestigter Anoden zusammen.
Die
mobile Scheitelanode ist vorzugsweise unlöslich, die stationären Anoden
dagegen sind im allgemeinen löslich.
Das
Aggregat setzt sich im wesentlichen aus der perforierten Tauchtrommel,
deren beiden Tragarmen, einem Zahnradsatz zur Übertragung der Rotationsbewegung
von einem im allgemeinen auf dem zugehörigen Traggerüst aufgesetzten
Getriebemotor sowie aus weiteren Bauelementen zusammen, um es auf
den Rädern
der Wanne mit den verschiedenen Behandlungslösungen der Anlagenstationen
aufzusetzen, bzw. mittels der Laufwagen des Transportmechanismus
befördern
zu können.
Die
Scheitelanode und der Hohlzylinder innerhalb der Tauchtrommel sind
starr aneinander als integrierte Bauelemente des Trommelaggregates mechanisch
gekoppelt und durchlaufen mit diesen nach einem vorgegebenen Zeit-Weg-Diagramm vermöge des programmgesteuerten
Transportmechanismus die gesamte Anlage.
Wie
bereits erwähnt,
rotiert die im Ringraum der Tauchtrommel befindliche Charge synchron
mit dem Trommelzylinder. Die Massenteile führen keine gleitenden Relativbewegungen
untereinander, vom Bereich des schmalen Sektors des ringförmigen Innenraumes
ausgenommen, in welchem der Durchmischungsvorgang vor sich geht,
aus. Gegenseitige mechanische Beschädigungen empfindlicher Artikel wie
beispielsweise Transistoren oder Schrauben, sind praktisch ausgeschlossen.
Die
Wandung des hohlen, vornehmlich koaxialen Innenzylinders kann je
nach Anwendungszweck perforiert oder massiv, d.h. nicht mit Perforationen
versehen sein.
Eine
weitere bevorzugte Ausführung
der Erfindung sieht die Anordnung einer länglichen Innenanode in dem
zentralen Hohlzylinder der Tauchtrommel vor. Der Hohlzylinder besteht
in einem solchen Fall aus einem elektrischen Nichtleiter, beispielsweise
aus Polypropylen, und trennt (isoliert) die Innenanode von der den
Hohlzylinder umgebenden Charge polarisierter Massenteile.
Das
Eingliedern der Innenanode in den Aggregatskomplex bedeutet eine
zusätzliche
Erweiterung der ursprünglichen
erfindungsgemäßen Dreierkombination
auf eine fünffache,
welche sich aus einer entsprechenden Anzahl mechanisch starr zugeordneter
Merkmalkomponenten zusammensetzt.
Die
vorzugsweise unlösliche
zentrale Innenanode wird meistens in alkalischen Elektrolyten angewandt,
die sich durch hohe anodische (von rund 100%) und geringere kathodische
Stromausbeuten (beispielsweise um 80%) auszeichnen.
Die
Ausgestaltung der Tauchtrommel mit einer unlöslichen Anode trägt desgleichen
zur Stabilisierung des elektrochemischen Gleichgewichtes der alkalischen
Elektrolyte bei.
Die
im Trommelaggregat integrierte Innenanode kann durch alle Behandlungsstationen
der Anlage durchgefahren werden und ist daher als mobil zu bezeichnen.
Die
Aufgabe der Innenanode besteht hauptsächlich darin, einen elektrischen
Gegenpol im Kernbereich der kathodisch polarisierten; d.h. am inneren peripheren
Umfang der (als Faraday'scher
Käfig wirkenden)
Charge zu bilden. Die Innenanode erzeugt demnach innerhalb des sich
umwälzenden
Haufens ein zusätzliches
zentrales Feld und aktiviert somit die elektrolytische Reduktion
in einem Raum, dessen Wirkungsgrad ansonsten vernachlässigbar
klein wäre.
Die
allgemeine Leistungssteigerung zufolge der Einführung der Innenanode ist überraschend hoch,
der von den Außen-
und von der Innenanode zuflie ßende
Galvanisierstrom summiert sich und erreicht fast das Dreifache im
Vergleich zu Tauchtrommeln gleicher Abmessung nach dem allgemeinen Stand
der Technik.
Die
sich einstellende Gleichrichterspannung fällt zufolge der Parallelschaltung
der Außen-
und Innenanode um rund die Hälfte.
Die sich ergebenden Vorteile sind offensichtlich; die Kosten für die an
sich recht teure gleichgerichtete elektrische Energie und die zusammenhängende Kühlung des
(durch die Joule'sche
Wärme erwärmten) Elektrolyten
vermindern sich anteilmäßig um näherungsweise
50%.
Die
Erfindung ermöglicht
somit das simultane Entstehen zweier komplementärer elektrischer Felder homogener
Natur unter maximaler Ausnützung
der Geometrie des aus Charge, Trommelzylinder und Anoden bestehenden
funktionellen Systems. Die beiden, völlig unabhängig voneinander erzeugten
Felder außerhalb
und im zentralen Kernbereich der Charge durchdringen sich gegenseitig
und wirken, vermöge
ihrer Überlappung
verstärkt
auch innerhalb des Chargenkonglomerates selbst.
Die
erfindungsgemäß erreichbare
außerordentliche
Leistungssteigerung führt
zu entsprechend drastischen Konsequenzen bei der Konstruktion von Trommelanlagen.
Die Aggregate mit Doppeltrommeln lassen sich durch erfindungsgemäße Einzeltrommeln
bei unvermindert bleibendem oder sogar gesteigertem Umsatz der Anlage
ersetzen. Im Falle von Aggregaten mit Einzeltrommeln nach dem Stand
der Technik kann ihre Zahl um rund die Hälfte reduziert werden, sofern
Trommelzylinder mit den Erfindungsmerkmalen eingesetzt werden.
Im
ersten erwähnten
Anwendungsfall werden die betreffenden Anlagen um annähernd die Hälfte schmäler bei
gleichbleibender Länge,
im zweiten Fall um etwa ein Drittel kürzer. Die Kosteneinsparungen
bei der Herstellung solcher Anlagen und der geringere hierzu benötigte Platzbedarf
für ihre
Aufstellung stellen ausschlaggebende wirtschaftliche Vorteile dar.
Die
doppelte Auslastung der Trommelvolumina durch entsprechend größere Chargen
reduziert desgleichen die Anzahl der die verschiedenen Behandlungslösungen beinhaltenden
Wannen (Anlagenstationen). Weniger Anlagen stationen verkleinern
dementsprechend den kostenaufwendigen programmgesteuerten Transportmechanismus.
Würde man
eine Anlage nach dem Stand der Technik mit Trommelaggregaten umrüsten, welche durch
die erfindungsgemäßen Merkmale
gekennzeichnet sind, dann tritt eine Verdoppelung des Anlagendurchsatzes
bei verringerten Betriebskosten ein.
Die
Anordnung von Außenanoden
um die äußere Hüllfläche der
Charge gewährt äquidistante Abstände zwischen
den beiden Elektroden entgegengesetzten Vorzeichens. Die Außenanoden,
bestehend aus der erfindungsgemäßen mobilen
Scheitelanode des Trommelaggregates und den stationären, ortsfest
an der Wanne befestigten löslichen
Anoden, bilden ein geschlossenes zylindrisches System um die Charge
herum.
Die
angewandten kathodischen Stromdichten an der äußeren Chargenperipherie können somit überall bis
zu ihrem oberen zulässigen
Grenzwert erhöht
werden. Ein vergleichbarer Zustand tritt auch an der inneren Peripherie
der Trommelcharge entlang der perforierten Wandung des Innenzylinders
ein, welcher die Zentralanode umschließt.
Die
Summe der Expositionsflächen
der äußeren sowie
inneren Chargenperipherie und die allerorts konstante höchstzulässige kathodische Stromdichte
ergeben erfindungsgemäß einen
Galvanisierstrom in einer ansonsten auch nicht vergleichbaren Größenordnung
nach dem Stand der Technik.
Die
Scheitelanode besteht vorzugsweise aus einem unter anodischem Potential
unlöslichen
Werkstoff; die zentrale, mit der Rotationsachse der Tauchtrommel
koaxiale Innenanode ist unlöslich.
Die
an den Wannenrändern
befestigten stationären
Anoden können
sowohl löslich
als auch unlöslich,
je nach dem angewandten elektrolytischen Verfahren, sein.
Die
oberhalb des Trommelzylinders parallel zu dessen Längsachse
verlaufende Scheitelanode ist starr an dessen beiden vertikalen
Tragarmen befestigt.
Bei
einer abstrakten Betrachtungsweise der Erfindung ließe sich
diese als ein System definieren, welches sich aus der zentralen
Innenanode als dessen axialem Mittelpunkt, mit der Charge schüttfähiger Massenteile
und den Außenanoden
als zugeordnete konzentrische Komponenten zusammensetzt.
Das
Ausfüllen
des ringförmigen
Innenraumes in der Tauchtrommel ist mengenmäßig dann am günstigsten
bemessen, wenn der hohle Innenzylinder knapp von den Massenteilen
bedeckt wird, und somit noch hinreichend viel Raum für den Durchmischungsvorgang
der diesen umkreisenden Massenteile frei lässt.
Die
erfindungsgemäße Auslastung
des Trommelvolumens mit der Charge ist folglich größenordnungsmäßig mindestens
doppelt so groß wie
jene einer Trommel gleicher Abmessungen nach dem Stand der Technik.
Die
ermöglichte
doppelte Auslastung der Trommelvolumina bedeutet desgleichen erheblich längere Taktzeiten
der automatisch betriebenen Anlage und geringere Ausschleppungsverluste
durch die an den Trommeln anhaftenden Restmengen der Behandlungslösungen.